水硬度的测定
一、目的要求
1．掌握配位滴定法测定水硬度原理和方法
2．了解水硬度的测定意义和常用的硬度表示法（3学时）
3．熟悉金属指示剂铬黑T变色原理及滴定终点的判断
二、实验原理
通常把含有较多钙盐和镁盐的水称为硬水。测定水硬度就是测定水中Ca2+、Mg2+的含量，最广泛使用的测定方法是以EDTA为滴定剂的配位滴定法。
在pH≈10氨性缓冲溶液条件下，以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液滴定，可以测定Ca2+和Mg2+总量，也称水的总硬度。
当铬黑T指示剂溶于水后，在水中存在解离平衡：
H2In-
紫色pH=6.3pH=11.5HIn2-蓝色In3-橙色
而铬黑T与Ca2+、Mg2+形成紫红色配合物，因此，使用铬黑T为指示剂的最适宜的酸度范围应是pH=9～10.5。
实验证明：铬黑T、EDTA与Ca2+、Mg2+形成的配合物稳定性为CaY2->MgY2->MgHIn>CaHIn，铬黑T与Mg2+显色敏锐。
滴定时，铬黑T与Mg2+首先结合使溶液显紫红色，随着EDTA加入，溶液中Ca2+、Mg2+与EDTA反应，终点附近EDTA夺取与铬黑T结合的金属离子，释放出指示剂，从而溶液的颜色由紫红色变为纯蓝色。当水样中Mg2+含量较低时，可在标定前加入适量的Mg2+或在缓冲溶液中加入一定量的Mg-EDTA盐，来提高显色灵敏度。
当以钙指示剂作为指示剂，在pH≥12时，Mg2+生成Mg(OH)2沉淀而被掩蔽。然后用EDTA标准溶液滴定到溶液由浅红色变为蓝色即为终点，由此可测得Ca2+的含量，也称钙硬度。用总硬度减去钙硬度可以得到镁硬度。
水硬度表示方法有多种。德国硬度（°d）是每度相当于1升水中含有10mgCaO；法国
硬度（°f）是每度相当于1升水中含有10mgCaCO3；英国硬度（°e）是每度相当于0.7升水中含有10mgCaCO3；美国硬度是每度等于法国硬度的十分之一。目前我国采用德国硬度单位制，本实验硬度的计算为：
(cV)EDTA×
硬度（�）=MCaO×105
V(水样）
三、仪器与试剂
1．仪器
分析天平，50mL酸式滴定管，常用玻璃仪器若干。
2．试剂
EDTA标准溶液（0.02mol⋅L-1，实验二十一中标定的EDTA标准溶液），
镁溶液（溶解1gMgSO4⋅7H2O于水中，稀释至200mL），
NaOH（10%），氨缓冲溶液（pH≈10），氨水（1:1），
铬黑T（1%的三乙醇胺-无水乙醇溶液），钙指示剂（固体），盐酸（1:1），自来水试样。
四、参考步骤
1．总硬度的测定
取澄清的水样100mL（用指定的量筒量取，为什么？）放入250mL锥形瓶中，加入5mLpH≈10氨缓冲溶液和2～3滴铬黑T指示剂，摇均匀，此时溶液为酒红色。然后用EDTA标准溶液滴定到溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点，记录消耗EDTA溶液体积，平行三次。根据EDTA标准溶液浓度和消耗的体积，计算水的总硬度。
2．钙硬度的测定
取澄清的水样100mL放入250mL的锥形瓶中，加入4mL10%NaOH溶液，摇均匀。再加入约0.01g钙指示剂，摇均匀后溶液呈浅红色。然后用EDTA标准溶液滴定到溶液由浅红色变为纯蓝色即为终点，记录消耗EDTA溶液的体积，平行三次。根据EDTA标准溶液浓度和消耗的体积，计算水的钙硬度。
3．镁硬度的测定总硬度减去钙硬度即得镁硬度。
五、实验数据记录与处理（自行设计表格）
六、问题与思考
1．测定水的总硬度时，为什么要控制溶液的pH值为10？
2．测定水的硬度时，哪些离子的存在会干扰测定？如何消除干扰？
（任乃林）
水硬度的测定
一、目的要求
1．掌握配位滴定法测定水硬度原理和方法
2．了解水硬度的测定意义和常用的硬度表示法（3学时）
3．熟悉金属指示剂铬黑T变色原理及滴定终点的判断
二、实验原理
通常把含有较多钙盐和镁盐的水称为硬水。测定水硬度就是测定水中Ca2+、Mg2+的含量，最广泛使用的测定方法是以EDTA为滴定剂的配位滴定法。
在pH≈10氨性缓冲溶液条件下，以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液滴定，可以测定Ca2+和Mg2+总量，也称水的总硬度。
当铬黑T指示剂溶于水后，在水中存在解离平衡：
H2In-
紫色pH=6.3pH=11.5HIn2-蓝色In3-橙色
而铬黑T与Ca2+、Mg2+形成紫红色配合物，因此，使用铬黑T为指示剂的最适宜的酸度范围应是pH=9～10.5。
实验证明：铬黑T、EDTA与Ca2+、Mg2+形成的配合物稳定性为CaY2->MgY2->MgHIn>CaHIn，铬黑T与Mg2+显色敏锐。
滴定时，铬黑T与Mg2+首先结合使溶液显紫红色，随着EDTA加入，溶液中Ca2+、Mg2+与EDTA反应，终点附近EDTA夺取与铬黑T结合的金属离子，释放出指示剂，从而溶液的颜色由紫红色变为纯蓝色。当水样中Mg2+含量较低时，可在标定前加入适量的Mg2+或在缓冲溶液中加入一定量的Mg-EDTA盐，来提高显色灵敏度。
当以钙指示剂作为指示剂，在pH≥12时，Mg2+生成Mg(OH)2沉淀而被掩蔽。然后用EDTA标准溶液滴定到溶液由浅红色变为蓝色即为终点，由此可测得Ca2+的含量，也称钙硬度。用总硬度减去钙硬度可以得到镁硬度。
水硬度表示方法有多种。德国硬度（°d）是每度相当于1升水中含有10mgCaO；法国
硬度（°f）是每度相当于1升水中含有10mgCaCO3；英国硬度（°e）是每度相当于0.7升水中含有10mgCaCO3；美国硬度是每度等于法国硬度的十分之一。目前我国采用德国硬度单位制，本实验硬度的计算为：
(cV)EDTA×
硬度（�）=MCaO×105
V(水样）
三、仪器与试剂
1．仪器
分析天平，50mL酸式滴定管，常用玻璃仪器若干。
2．试剂
EDTA标准溶液（0.02mol⋅L-1，实验二十一中标定的EDTA标准溶液），
镁溶液（溶解1gMgSO4⋅7H2O于水中，稀释至200mL），
NaOH（10%），氨缓冲溶液（pH≈10），氨水（1:1），
铬黑T（1%的三乙醇胺-无水乙醇溶液），钙指示剂（固体），盐酸（1:1），自来水试样。
四、参考步骤
1．总硬度的测定
取澄清的水样100mL（用指定的量筒量取，为什么？）放入250mL锥形瓶中，加入5mLpH≈10氨缓冲溶液和2～3滴铬黑T指示剂，摇均匀，此时溶液为酒红色。然后用EDTA标准溶液滴定到溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点，记录消耗EDTA溶液体积，平行三次。根据EDTA标准溶液浓度和消耗的体积，计算水的总硬度。
2．钙硬度的测定
取澄清的水样100mL放入250mL的锥形瓶中，加入4mL10%NaOH溶液，摇均匀。再加入约0.01g钙指示剂，摇均匀后溶液呈浅红色。然后用EDTA标准溶液滴定到溶液由浅红色变为纯蓝色即为终点，记录消耗EDTA溶液的体积，平行三次。根据EDTA标准溶液浓度和消耗的体积，计算水的钙硬度。
3．镁硬度的测定总硬度减去钙硬度即得镁硬度。
五、实验数据记录与处理（自行设计表格）
六、问题与思考
1．测定水的总硬度时，为什么要控制溶液的pH值为10？
2．测定水的硬度时，哪些离子的存在会干扰测定？如何消除干扰？
（任乃林）